步態(tài)誘發(fā)功能性電刺激同步減重平板訓(xùn)練對腦卒中患者下肢表面肌電信號的影響

程華軍　陳尚杰　許瓊瑜　朱芬　焦睿　高文芳　黃石釗　劉恒　王單

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·臨床研究論著·

步態(tài)誘發(fā)功能性電刺激同步減重平板訓(xùn)練對腦卒中患者下肢表面肌電信號的影響

程華軍陳尚杰許瓊瑜朱芬焦睿高文芳黃石釗劉恒王單

目的探討步態(tài)誘發(fā)功能性電刺激與減重平板訓(xùn)練同步治療對腦卒中患者偏癱下肢表面肌電信號的影響。方法選擇90例腦卒中后偏癱患者，隨機(jī)分為同步組(A組)、分離組(B組)和減重平板組(C組)，每組各30例患者。A組采用步態(tài)誘發(fā)功能性電刺激與減重平板訓(xùn)練同步進(jìn)行治療，B組采用步態(tài)誘發(fā)功能性電刺激與減重平板訓(xùn)練分離進(jìn)行治療，C組僅單純采用減重平板治療，共治療3周，觀察對比3組治療前后患側(cè)脛骨前肌和腓腸肌外側(cè)頭的積分肌電值(iEMG)及協(xié)同收縮率(CR)、步速、左右步幅差、踝關(guān)節(jié)活動度(AROM)、Fugl-Meyer運(yùn)動功能量表(FMA)下肢部分、改良Barthel指數(shù)(MBI)和功能性步行分級(FAC)評分。結(jié)果治療后，3組患者脛骨前肌和腓腸肌iEMG值、踝背伸及跖屈CR、步速、左右步幅差、踝關(guān)節(jié)活動度、FMA評分、MBI評分、FAC評分均較治療前改善(P均<0.05)，治療后A、B組前述各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于C組(P均<0.05)，A組脛骨前肌iEMG、踝關(guān)節(jié)背伸CR及AROM優(yōu)于B組(P均< 0.05)。結(jié)論誘發(fā)功能性電刺激與減重平板訓(xùn)練同步治療可以調(diào)節(jié)腦卒中偏癱患者患側(cè)下肢表面肌電信號，兩者同步治療改善表面肌電信號的作用明顯優(yōu)于兩者分離治療及單用減重平板訓(xùn)練治療。

表面肌電信號；腦卒中；同步；誘發(fā)功能性電刺激；減重平板訓(xùn)練

Evoked functional electrical stimulation; Weight loss treadmill exercise

我國邁入老齡化的人口越來越多，腦卒中的發(fā)病率呈逐年增高的趨勢。腦卒中患者主要表現(xiàn)為一側(cè)肢體偏癱、步行功能障礙，若不及時治療，勢必對患者步態(tài)功能恢復(fù)構(gòu)成影響，嚴(yán)重影響患者的日常生活及活動能力，故盡快地恢復(fù)腦卒中偏癱患者肢體運(yùn)動功能，特別是步行功能顯得尤為重要。對于改善偏癱患者的步行能力，傳統(tǒng)康復(fù)因治療效果及功效評定的主觀性，結(jié)果難以精確定量而受到限制。為此，我科自2014年7月以來對90例腦卒中偏癱患者，分別進(jìn)行單獨(dú)減重平板訓(xùn)練治療、步態(tài)誘發(fā)功能性電刺激與減重平板訓(xùn)練同步治療及先后分離治療，并對患者下肢進(jìn)行了表面肌電信號檢測研究，旨在比較3種方法的臨床療效。

對象與方法

一、研究對象

按1995年全國第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會議制定的腦卒中診斷標(biāo)準(zhǔn)，從2014年7月至2015年12月在我院康復(fù)醫(yī)學(xué)住院患者中篩選出90例腦卒中偏癱患者。納入患者均經(jīng)CT或MRI檢查，符合腦梗死或腦出血診斷；所有患者均病情穩(wěn)定，神志清晰，能配合完成所有評估及接受動作性指令；均為首次腦卒中；年齡在70歲及以下；單側(cè)肢體癱瘓；病程在半個月至半年間；偏癱側(cè)下肢肌力為2～4級。 排除標(biāo)準(zhǔn)：合并嚴(yán)重系統(tǒng)性疾病不能進(jìn)行有效運(yùn)動治療者；存在嚴(yán)重認(rèn)知功能障礙不能配合評定及治療者；近期并發(fā)下肢深靜脈血栓者；下肢骨折者；合并心力衰竭者；并發(fā)心肌梗死者。將90例患者按隨機(jī)數(shù)字表法分成3組：同步組(A組)、分離組(B組)和減重平板組(C組)，每組各30例。3組患者的一般資料比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，具有可比性，見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，入組患者均已簽署知情同意書。

表1　3組腦卒中偏癱患者一般資料比較

二、治療方法

1. 常規(guī)治療

在管床醫(yī)師及傳統(tǒng)康復(fù)治療師不知曉分組情況下，予3組患者傳統(tǒng)康復(fù)、藥物治療。

2. A組的治療方法

減重平板訓(xùn)練治療：患者進(jìn)行減重平板訓(xùn)練治療前，治療師先將固定帶分別系在患者的腰部和臀部，由2名及以上治療師同時進(jìn)行固定，兩側(cè)均勻用力，松緊度以舒適為宜，使患者訓(xùn)練時能保持身體兩側(cè)對稱平衡。在進(jìn)行訓(xùn)練治療時，根據(jù)患者下肢肌力情況，先調(diào)節(jié)好承重質(zhì)量，一般為體質(zhì)量的30%～40%，在訓(xùn)練期間逐漸增加患者下肢承重質(zhì)量，直至患者下肢完全能支撐自身體質(zhì)量。治療期間，患者偏癱側(cè)要求站立1名治療師，以促使患者步行訓(xùn)練時足跟著地，以及避免行走時膝關(guān)節(jié)過伸的情況，同時患者背后要求站立第2名治療師，讓患者在訓(xùn)練中能將體質(zhì)量更好地轉(zhuǎn)移到患側(cè)下肢上，以促使軀干保持直立。最初設(shè)置坡度為0，步行速度為0.09 m/s，根據(jù)訓(xùn)練情況步行速度可逐漸增加，最后可調(diào)至0.17 m/s，坡度保持為0，每次治療時間為20 min，每日治療1次，每周6 d，共3周。

步態(tài)誘發(fā)功能性電刺激治療：使用XFT-2001型低頻電子脈沖刺激儀。患者取坐位，下肢稍展開，膝關(guān)節(jié)輕度屈曲，足后跟部稍微給下肢做支撐。先設(shè)置神經(jīng)肌肉定位儀1 Hz頻率在小腿上段前外側(cè)部找準(zhǔn)腓總神經(jīng)最敏感刺激點(diǎn)并貼上黑色電極片(陰極)，通常此點(diǎn)位于脛骨外緣的腓骨頭下約1 cm處，在此處電刺激產(chǎn)生踝關(guān)節(jié)外翻或背伸動作最大，再在稍遠(yuǎn)的部位微調(diào)紅色電極片(陽極)的位置并貼好，使踝關(guān)節(jié)出現(xiàn)最好的外翻或背伸動作。聯(lián)通線路，在腿上固定好刺激儀。電刺激治療時采用步行訓(xùn)練模式，完成步態(tài)分析，根據(jù)患者對刺激的敏感度和步行的狀態(tài)把電刺激肌肉訓(xùn)練模式、傾斜角、脈寬等參數(shù)設(shè)定于刺激儀。刺激頻率設(shè)置為31 Hz，刺激強(qiáng)度為0～150 mA，正相矩形波，脈寬50～500 μs，關(guān)機(jī)電流0～0.5 mA，以電刺激儀對患者步態(tài)實(shí)行實(shí)時監(jiān)測，適時給予低頻脈沖電刺激治療。每次治療時間為20 min，每日治療1次，每周6 d，共治療3周。

同步治療：在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上，先將患者按上述電刺激技術(shù)操作找到敏感點(diǎn)，在敏感點(diǎn)及脛骨前肌合適位置分別放置好陰極和陽極，在腿上固定好XFT-2001型電刺激儀，分析步態(tài)后在刺激儀上設(shè)定合適的刺激方式，再由2名治療師扶持患者站立于活動平板上，按減重平板訓(xùn)練技術(shù)要求用固定帶固定好患者，減重由身體體質(zhì)量的30%～40%開始，最后開啟電刺激儀和減重平板，進(jìn)行同步治療。減重步行速度從低速0.09 m/s開始，隨訓(xùn)練時間的不斷增加，患者減重的質(zhì)量可逐漸減少至完全負(fù)重，坡度為0保持不變。每次兩者同步治療20 min，每日1次，每周6次，共3周。

3. B組的治療方法

在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上，患者按上述技術(shù)要求先單獨(dú)進(jìn)行步態(tài)誘發(fā)功能性電刺激治療，再行減重平板訓(xùn)練，每次兩者各治療20 min，每日各治療1次，每周6 d，共治療3周。

4. C組的治療方法

患者在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上，單純進(jìn)行減重平板訓(xùn)練治療，每次治療20 min，每日1次，每周6 d，共3周。

三、觀察指標(biāo)

1. 治療前后的表面肌電檢測

3組患者分別于治療前及治療3周后使用上海諾誠公司生產(chǎn)的Myomove(16通道)的表面肌電圖儀行表面肌電檢測(sEMG)。首先進(jìn)行患側(cè)脛骨前肌和腓腸肌外側(cè)頭的積分肌電值(iEMG)檢測。具體方法：患者取仰臥位，患側(cè)下肢伸髖伸膝，踝關(guān)節(jié)處于中立位屈曲90°。檢測前，先讓患者練習(xí)在伸髖伸膝狀態(tài)下進(jìn)行踝關(guān)節(jié)最大力量背伸及跖屈活動(最大等長收縮)，以熟悉全部檢測過程。在正式測試開始時，要求患者下肢盡量放松，使其表面肌電信號處于基線附近，保持相對穩(wěn)定狀態(tài)(起伏不超過10 μV)。檢測時，囑患者分別盡最大力背伸及跖屈踝關(guān)節(jié)，并各維持5 s (統(tǒng)一取中間3 s值)。檢測過程中，允許患者可能出現(xiàn)輕度屈膝和踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻情況，但屈膝應(yīng)小于20°。每次檢測患側(cè)踝關(guān)節(jié)盡力背伸及跖屈各3次, 每次間隔約5 s，分別各取3次中的最大值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)算自主條件下患側(cè)踝關(guān)節(jié)最大背伸及跖屈時的協(xié)同收縮率(CR)，計(jì)算公式如下：CR(%)=[拮抗肌iEMG/(主動肌iEMG+拮抗肌iEMG)]×100%。

2. 治療前后的康復(fù)評定

包括：①踝關(guān)節(jié)背伸活動度(AROM)，采用關(guān)節(jié)量角器測量患者踝關(guān)節(jié)自主背伸運(yùn)動時的關(guān)節(jié)最大活動度；②步態(tài)分析評估，采用足印法收集每例患者的步態(tài)資料，具體為患者自然步行，取其中一步測量同一足跟著地時2點(diǎn)間的前后距離，左、右2個步幅的差值記為左右步幅差，記錄患者自然步行6 m所需時間，計(jì)算步速；③功能性步行分級(FAC)，得分越高步行功能越好；④Fugl-Meyer運(yùn)動功能量表(FMA)，采用下肢量表，總共17項(xiàng)，每項(xiàng)均分3個等級(0、1、2分)，最高得分為34分，分值越高運(yùn)動功能越好；⑤日常生活活動能力(ADL)，評價使用Barthel指數(shù)(MBI)，得分最高為100分。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié)　　果

一、治療前后3組腦卒中偏癱患者的患側(cè)下肢表面肌電信號比較

治療前，3組患者患側(cè)脛骨前肌、腓腸肌的iEMG和踝背伸、踝跖屈的CR比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。治療后，3組患者上述指標(biāo)均較治療前改善(P均<0.05)，其中A、 B組各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于C組(P均<0.05)，A組脛骨前肌iEMG及踝背伸CR優(yōu)于B組(P均<0.05)，見表2。

表2　治療前后3組腦卒中偏癱患者的患側(cè)脛骨前肌和腓腸肌iEMG及踝背伸、跖屈CR比較±s)

注：與同組治療前比較，aP<0.01，bP<0.05；與C組治療后比較，cP<0.05；與B組治療后比較，dP<0.05

二、治療前后3組(P均<0.05)的步行功能相關(guān)參數(shù)比較

治療前，3組患者踝關(guān)節(jié)活動度、左右步幅差、步速、FAC評分、FMA評分及MBI評分比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。治療后，3組上述指標(biāo)均較治療前改善(P均<0.05)， 其中A、B組各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于C組(P均<0.05)，A組AROM優(yōu)于B組(P<0.05)，見表3。

表3　治療前后3組腦卒中偏癱患者的AROM、左右步幅差、步速、FAC、FMA、MBI比較

注：與同組治療前比較，aP<0.01，bP<0.05；與C組治療后比較，cP<0.05；與B組治療后比較，dP<0.05

討　　論

近年，隨著新的治療手段和更加嚴(yán)謹(jǐn)客觀、檢測效度更高的檢測及評估方法的不斷涌現(xiàn)，改善腦卒中患者偏癱肢體運(yùn)動能力、重塑大腦功能的研究已成為腦卒中患者康復(fù)治療的熱點(diǎn)問題。

sEMG是采用表面肌電圖儀，通過覆蓋在肌肉上層的表面皮膚引導(dǎo)，獲取被檢測目標(biāo)肌肉活動時所產(chǎn)生的生物電序列信號[1]。sEMG已經(jīng)開始應(yīng)用于臨床多個領(lǐng)域，對偏癱患者肢體肌張力、肌力的評定有著重要的意義[2-4]。sEMG結(jié)合傳感器應(yīng)用于偏癱患者，對其日常生活能力評定具有較高的特異度(99.7%)和敏感度(95.0%)[5]。國內(nèi)已有學(xué)者采用表面肌電來檢測上肢肌肉的恢復(fù)情況[6]。表面肌電信號常用分析指標(biāo)為iEMG，在時間不變的條件下，參加活動的運(yùn)動單位數(shù)量越多及各個運(yùn)動單位放電越大，其iEMG值越大，反之iEMG值越小， 體現(xiàn)了單位時間內(nèi)肌肉收縮的特性[7]。腦卒中患者高級中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到損害時，會出現(xiàn)患側(cè)肢體活動時主動肌與拮抗肌協(xié)同收縮的異常，表現(xiàn)為CR異常，通過sEMG測得踝關(guān)節(jié)背伸時脛骨前肌及腓腸肌 iEMG值，可以分析計(jì)算其CR，觀測CR變化情況，定量評價患者患側(cè)肢體肌張力變化情況。近年，有學(xué)者對腦卒中患者恢復(fù)期過程中踝關(guān)節(jié)運(yùn)動時相關(guān)肌肉用sEMG做了有關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)并證實(shí)患肢恢復(fù)后期肌電信號的變化好于恢復(fù)前期[8]。

功能性電刺激是采用低頻電流對失去神經(jīng)支配的肌肉進(jìn)行刺激的一種治療方法，能有效改善患者的運(yùn)動功能和日常生活能力[9]。越來越多學(xué)者開始注重研究功能性電刺激對改善偏癱患者患側(cè)肢體運(yùn)動功能的作用。國內(nèi)單莎瑞等[10]研究發(fā)現(xiàn)，功能性電刺激能有效地改善腦卒中患者足下垂步態(tài)的時空參數(shù)，提高步行功能及行走穩(wěn)定性。有學(xué)者在腦卒中早期采用踝足矯形器對偏癱側(cè)肢體步行功能及表面肌電信號影響進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)功能性電刺激對患者下肢表面肌電信號有明顯改善作用[11]。

近年減重平板訓(xùn)練治療在腦卒中患者肢體功能恢復(fù)中引起了很大的重視[12]。減重步態(tài)訓(xùn)練時步行速度的提高可引起速度相關(guān)的一系列改善，包括軀干和肢體的運(yùn)動力學(xué)特征及肌肉活躍模式的改善[13]。在減重平板訓(xùn)練治療時，通過傳送帶的勻速帶動，使患者髖關(guān)節(jié)被強(qiáng)迫性被動過伸，對步行處于支撐相末期所有髖關(guān)節(jié)屈肌均有牽拉效果，通過牽拉會促使髖部屈曲肌群的收縮，進(jìn)一步促使下肢向前擺動；另外，在支撐末期同樣構(gòu)成被動牽拉腓腸肌的作用，可促使踝關(guān)節(jié)跖屈活動，來自于地面的推進(jìn)力得到了增強(qiáng)，步行的不對稱性得以糾正，有利于患者步行功能的恢復(fù)。另外，減重訓(xùn)練可增加患者行走的動力，提高步行時的步幅、步長及速度[14]。

本研究結(jié)合了功能性電刺激同減重平板訓(xùn)練對腦卒中偏癱患者進(jìn)行同步干預(yù)治療，通過減重懸吊裝置系統(tǒng)，部分減輕患者下肢負(fù)重，減少下肢伸肌共同運(yùn)動模式，以此消除患者步行訓(xùn)練時因負(fù)重造成患側(cè)小腿三頭肌痙攣而影響踝背伸等不利因素，在活動平板勻速的帶動下，幫助患者更好地屈髖、屈膝、邁步，協(xié)調(diào)好正常運(yùn)動模式[15]。與此同時，電刺激儀監(jiān)測患者的步態(tài)情況，適時給予脛骨前肌低頻電脈沖刺激，進(jìn)一步提升治療作用，更好地協(xié)調(diào)主動肌和拮抗肌的舒縮能力。本研究顯示，治療后3組患者踝關(guān)節(jié)活動度、左右步幅差、步速、FAC、FMA、MBI、患側(cè)脛骨前肌和腓腸肌外側(cè)頭iEMG及CR值均較治療前改善，且兩者同步及分離治療均較單用減重平板治療改善更明顯，提示3種療法均有效，均可使脛骨前肌及腓腸肌生物電活動提高、協(xié)同收縮改善，其中同步及分離治療均較單用減重平板治療改善明顯，但在兩者同步及分離治療的比較中，發(fā)現(xiàn)同步治療踝背伸活動度AROM、脛骨前肌iEMG及踝背伸CR較分離治療改善更明顯，提示兩者同步治療作用更為有效，同步治療時能更好地協(xié)調(diào)運(yùn)動，在增強(qiáng)脛骨前肌運(yùn)動電位的同時降低了腓腸肌運(yùn)動電位，避免主動肌及拮抗肌同時收縮，降低拮抗肌的張力，進(jìn)一步改善患者步行時足踝部的活動，可使患側(cè)小腿部肌肉的收縮節(jié)律接近于生理狀態(tài)。另在整個治療過程中，兩者同步治療在提高治療效率的同時能明顯增強(qiáng)患者的治療信心，使患者更積極主動地參與到治療中去，從而進(jìn)一步促進(jìn)步行功能的恢復(fù)。

綜上所述，把功能性電刺激與減重平板訓(xùn)練結(jié)合起來對偏癱患者下肢進(jìn)行同步治療可行且有效，兩者同步治療對改善患者患側(cè)下肢表面肌電信號的作用更為顯著。

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(本文編輯：林燕薇)

Effect of synchronous therapy of gait-triggered functional electrical stimulation and weight loss treadmill exercise on surface electromyography signal of hemiplegic lower limb in stroke patients

ChengHuajun,ChenShangjie,XuQiongyu,ZhuFen,JiaoRui,GaoWenfang,HuangShizhao,LiuHeng,WangDan.

ShenzhenBaoanHospitalAffiliatedtoSouthernMedicalUniversity,Shenzhen518100,China

ObjectiveTo evaluate the effect of gait-triggered functional electrical stimulation combined with weight loss treadmill exercise on the surface electromyography signal of the hemiplegic lower limbs in patients diagnosed with stroke. MethodsNinety hemiplegic patients after stroke were chosen and randomly divided into the synchronous (group A), separate (group B) and weight loss treadmill exercise groups (group C) (n=30 for each group). Patients in group A received gait evoked functional electrical stimulation combined with weight loss treadmill exercise simultaneously. Participants in group B underwent gait-triggered functional electrical stimulation, subsequently followed by weight loss treadmill exercise. Those in group C received weight loss treadmill exercise alone. All therapies endured for three weeks. The integrated electromyogram (iEMG) value and co-contraction ratio (CR) of the anterior tibial muscle and the lateral head of the gastrocnemius muscle, walking speed, stride difference, ankle joint range of motion (AROM), Fugl-Meyer movement function scale (FMA) of lower extremity, modified Barthel index (MBI) and functional walking score (FAC) score before and after treatment among three groups were statistically compared. ResultsAfter corresponding treatment, iEMG value of the anterior tibial muscle and the lateral head of the gastrocnemius muscle, CR of ankle dorsiflexion and plantar flexion, walking speed, stride difference, AROM, FMA, MBI and FAC scores were all significantly improved among three groups (allP<0.05). The parameters above in groups A and B were superior to those in group C following respective therapy (allP<0.05). The iEMG of the anterior tibial muscle, CR and AROM of the ankle dorsiflexion in group A were significantly improved compared with those in group B (allP<0.05). ConclusionsSynchronous application of gait-triggered functional electrical stimulation and weight loss treadmill exercise can regulate the surface electromyography signal of the hemiplegic lower limbs in patients diagnosed with stroke. Synchronous treatment exerts higher effect upon the surface electromyography signal compared with separate therapy and weight loss treadmill exercise alone.

Surface electromyography signal; Stroke; Synchronization;

10.3969/j.issn.0253-9802.2016.10.008

2015年深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目(醫(yī)療衛(wèi)生類，JCYJ20150402152005637)

518100 深圳，南方醫(yī)科大學(xué)附屬深圳市寶安區(qū)人民醫(yī)院

2016-04-22)